Recycling of carbon fibers after machining composite components

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24210%2F25%3A00013782" target="_blank" >RIV/46747885:24210/25:00013782 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Recyklace uhlíkových vláken po obrábění kompozitních součástí

Original language description

Ověřená technologie řeší recyklaci jemných třísek a prachu vznikajících při obrábění kompozitů CFRP řízeným spalováním ve vzduchu bez ochranné atmosféry v komorové peci při 500–600 °C. V tomto rozmezí dochází k úplnému odstranění epoxidové matrice a uvolnění čistých uhlíkových vláken bez prokazatelné degradace jejich průměru (~7,6 µm); ověřeno hmotnostní bilancí a SEM analýzou na dvou typech CFRP s odlišným poměrem vlákno/matrice. Typická hmotnostní ztráta ~40 % odpovídá vypálení matrice. Výstupní krátká rCF (jednotky až stovky µm) jsou dále využitelná jako plnivo do polymerních systémů (termoplasty i termosety). Procesní okno 500–600 °C zároveň minimalizuje povrchové poškození vláken; teploty nad 700 °C vedou k degradaci a nejsou doporučeny. Technologie je investičně a provozně nenáročná (běžná komorová pec, bez inertních plynů a chemikálií). V modelové aplikaci (100 kg odpadu/rok, obsah CF ~60 %) přináší úsporu cca 1,9–2,0 tis. EUR/rok a jednoduchou návratnost ~2 roky, současně snižuje nákup panenských vláken a náklady na likvidaci odpadu. Z environmentálního hlediska podporuje cirkulární využití CF a omezuje emise a ukládání kompozitního odpadu.

Czech name

Recyklace uhlíkových vláken po obrábění kompozitních součástí

Czech description

Ověřená technologie řeší recyklaci jemných třísek a prachu vznikajících při obrábění kompozitů CFRP řízeným spalováním ve vzduchu bez ochranné atmosféry v komorové peci při 500–600 °C. V tomto rozmezí dochází k úplnému odstranění epoxidové matrice a uvolnění čistých uhlíkových vláken bez prokazatelné degradace jejich průměru (~7,6 µm); ověřeno hmotnostní bilancí a SEM analýzou na dvou typech CFRP s odlišným poměrem vlákno/matrice. Typická hmotnostní ztráta ~40 % odpovídá vypálení matrice. Výstupní krátká rCF (jednotky až stovky µm) jsou dále využitelná jako plnivo do polymerních systémů (termoplasty i termosety). Procesní okno 500–600 °C zároveň minimalizuje povrchové poškození vláken; teploty nad 700 °C vedou k degradaci a nejsou doporučeny. Technologie je investičně a provozně nenáročná (běžná komorová pec, bez inertních plynů a chemikálií). V modelové aplikaci (100 kg odpadu/rok, obsah CF ~60 %) přináší úsporu cca 1,9–2,0 tis. EUR/rok a jednoduchou návratnost ~2 roky, současně snižuje nákup panenských vláken a náklady na likvidaci odpadu. Z environmentálního hlediska podporuje cirkulární využití CF a omezuje emise a ukládání kompozitního odpadu.

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

10511 - Environmental sciences (social aspects to be 5.7)

Project

—

Continuities

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

KOM_2025_ZB_02

Numerical identification

—

Technical parameters

Ověřená technologie spočívá v recyklaci jemných třísek a prachu z obrábění kompozitů s uhl. vlákny řízeným tepelným působením ve vzduchu bez ochranné atmosféry v komorové elektrické peci. V laboratorním ověření byly zpracovány dva typy odpadů (trubkový polotovar cca 60 % CF / 40 % matrice a deskový polotovar cca 40 % CF / 60 % matrice) jako sypký materiál dávkovaný do neglazovaných porcelánových misek. Doporučená procesní teplota 500–600 °C zajišťuje úplné odstranění epoxidové matrice a uvolnění čistých uhlíkových vláken bez prokazatelného ztenčení (průměr vláken zůstává kolem 7,6 µm); účinek byl ověřen hmotnostní bilancí a SEM analýzou. Typický hmotnostní úbytek v tomto intervalu odpovídá vypálení matrice a pohybuje se přibližně 31,0–43,1 % u deskového a 23,2–32,3 % u trubkového odpadu. Výstupem jsou krátká recyklovaná uhlíková vlákna v rozsahu jednotek až stovek mikrometrů, s čistým povrchem, vhodná jako plnivo do polymerních systémů (termoplasty i termosety). Ověření provedeno ve spolupráci s průmyslovým partnerem KOH-I-NOOR PONAS s.r.o. Režimy ≥ 700 °C vedou k degradaci povrchu a změně průměru vláken (u 800 °C může u některých odpadů dojít i k úplnému spálení vláken), a nejsou proto doporučeny. Technologie je investičně i provozně nenáročná (běžná komorová pec, bez inertních plynů a chemikálií); požadavkem je účinné odsávání a filtrace spalin a prachu v souladu s BOZP a ochranou životního prostředí. Kvalita výstupu se rutinně ověřuje kombinací hmotnostní bilance (kontrola úplnosti odstranění matrice) a SEM kontroly (průměr a povrch vláken) v doporučeném okně 500–600 °C. kontaktní osoba. doc. Dora Kroisova, dora.kroisova@tul.cz, +420 48535 6575 Ověření technologie bylo provedeno ve spolupráci s průmyslovým partnerem KOH-I-NOOR PONAS s.r.o., IČO 15035964, se sídlem Na Vyšehradě 1091, Horní Předměstí, 572 01 Polička zastoupená: Ing. Robert Záboj Ph.D. – ředitel, jednatel, e-mail: ponas@ponas.cz, telefon: 461 723 273

Economical parameters

V modelové firemní aplikaci vycházející z roční produkce 100 kg odpadu z obrábění kompozitů s obsahem uhlíkových vláken přibližně 60 % (tj. 60 kg vláken za rok) technologie nahrazuje nákup části panenských vláken a zároveň eliminuje náklady na likvidaci odpadu. Bez recyklace představují roční náklady přibližně 2 120 € (z toho nákup panenských vláken cca 2 100 € a likvidace odpadu kolem 20 €). Po zavedení recyklace klesají celkové roční náklady zhruba na 200 € (energetické a provozní náklady spojené s vypálením v peci), což přináší roční úsporu přibližně 1 900–2 000 €. Efektivní interní náklad na recyklovaná vlákna vychází řádově 3 €/kg, zatímco panenská vlákna stojí přibližně 35 €/kg. Investiční požadavek představuje pořízení běžné komorové pece bez ochranné atmosféry v orientační výši okolo 4 000 €. Při výše uvedené roční úspoře vede tato investice k jednoduché době návratnosti přibližně 2 roky. Technologie nevyžaduje pec s ochrannou atmosférou ani použití inertních plynů či chemických činidel.

Application category by cost

—

Owner IČO

46747885

Owner name

Technická univerzita v Liberci

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

N - Využití výsledku jiným subjektem je možné bez nabytí licence (výsledek není licencován)

Licence fee requirement

—

Web page

—